[发明专利]利用太赫兹波段超材料传感器检测黄曲霉毒素B1和B2的方法

说明书

本发明提供一种利用太赫兹波段超材料传感器检测黄曲霉毒素B1和B2的方法，包括：用甲醇配制黄曲霉毒素B1和B2的标准待测溶液样品，加至太赫兹波段超材料生物传感器上，利用太赫兹时域光谱透射系统测试并分析了LC谐振模式的共振频率随不同量的黄曲霉毒素B1和B2的红移效果，对比其频移量的大小，不仅实现了微克级别的黄曲霉毒素B1和B2的高灵敏检测与识别，还可以进一步对其进行定量分析。本发明能够真实、有效地对黄曲霉毒素B1和B2进行快速、准确的定量检测与识别。

技术领域

本发明涉及太赫兹时域光谱检测技术，具体地说，涉及一种利用太赫兹波段超材料传感器检测黄曲霉毒素B1和B2的方法。

背景技术

黄曲霉毒素是一类毒性极强的化合物，被世界卫生组织(WHO)的癌症研究机构划定为Ⅰ类致癌物。其中黄曲霉毒素B1的急性毒性为砒霜的68倍，致癌能力为二甲基亚硝胺的75倍，黄曲霉毒素B2与黄曲霉毒素B1化学结构类似，毒性与致癌性相对稍弱，且广泛存在于食物中，因此黄曲霉毒素B1和B2的检测与识别是目前人们关注的焦点问题。为了防止粮油饲料中黄曲霉毒素污染，危害人民身体建康，因此建立准确快捷的定性识别黄曲霉毒素B1和B2方法具有重要的意义。

我国对黄曲霉毒素检测均有相应的检测方法和标准，现有的黄曲霉毒素的检测方法有酶联免疫法(ELISA)、液相色谱法、薄层色谱法(TLC)、同位素稀释液相色谱-串联质谱法等等，但上述方法均存在着样品前处理复杂，检测时间长，成本高，对检测要求高等不足。目前对黄曲霉毒素的太赫兹光谱检测都是基于太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对黄曲霉毒素B1、M1溶液进行检测，没有对黄曲霉毒素B1和B2的检测与识别，并且实验中样品消耗较大，不能实现高灵敏的定性和定量分析。

目前，基于超材料(Metamaterial，MM)建立的太赫兹生物传感器，已经成功克服了典型THz-TDS系统灵敏度的限制。该传感模式基于MM芯片上方样品涂覆层对介电环境的变化。到目前为止，已经尝试了多种方法来实现更大的频移或更高的Q因子，以提高MM的传感灵敏度，实现极其尖锐共振的一种有效方法是通过激励“捕获模式”来引入多开口环谐振器。此外，通过在一些薄的低介电常数衬底上制造THz MM芯片来降低传输损耗和感应电容，可以显著提高THz生物传感器的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹波段超材料传感器。

本发明的另一目的是提供一种利用太赫兹波段超材料传感器检测黄曲霉毒素B1和B2(AFB1和AFB2)的方法。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种太赫兹波段超材料传感器，所述传感器包括基底和附着在所述基底上的亚波长金属谐振环阵列；其中，所述亚波长金属谐振环阵列至少包含10000个均匀排布、等尺寸的谐振环单元，每个谐振环单元为奔驰标志形状，且圆环上至少设有一个开口，可在太赫兹波段(激励)下实现谐振。

其中，基底材料选自半导体硅、聚酰亚胺、石英等中的一种，厚度为25-50μm；优选基底材料为聚酰亚胺，厚度(d₂)为29μm(图1)。

亚波长金属谐振环阵列的材料选自金、铝、铜等中的一种或它们的合金，厚度为200-400nm；优选亚波长金属谐振环阵列的材料为金，厚度(d₁)为200nm。

优选地，每个谐振环单元的圆环上设有三个等大的开口，三个开口以圆环中心为圆心成120°(图1)。

更优选地，所述谐振环单元的尺寸(a×a)为50μm×50μm，每个谐振环单元其圆环的内半径(r)为17μm，外半径(R)为20μm，宽度(w₂)为3μm，开口(w₃)大小为2μm(图1)。

上述超材料结构可通过紫外光刻技术、金属镀膜技术和/或lift-off技术获得。例如，采用CST仿真软件设计仿真并用L-Edit绘制掩模版加工图，通过紫外光刻技术加工出有效可用的三开口奔驰环的太赫兹波段超材料生物传感器。